电气试验在变压器故障分析中的应用

王世泽 甘浩成 国网四川省电力公司检修公司

一、引言

对变压器而言，其在保证电力系统稳定运行过程中起关键作用，同时，变压器在电力系统中是最主要的输变电设备，在实际运行过程中，其主要安装在电力系统的末端，数量较多且总容量较大。如果变压器在运行过程中产生故障，会给整个电力系统的正常运行造成不利影响，因此，要采取针对性的措施提高变压器的运行稳定防护力度。目前，在电力行业，绝大部分企业对变压器进行故障检查和分析时，主要采用电气试验方法，高效的利用电气试验方法能够对变压器运行过程中产生故障的原因进行综合分析，并做出准确判断，从而就能采取措施及时解决故障，提高变压器在运行过程中的稳定性和安全性。

二、变压器正常运行的重要性意义

对于变压器，其主要作用是对用电系统的电压进行控制，如果产生故障，会影响电力系统的正常供电，甚至还会产生漏电、起火、爆炸的现象，给人们的生命财产安全造成不利影响。因此，变压器正常运行在整个电力系统的安全稳定运行中占据重要地位[1]。

三、变压器主要的故障及原因

（一）绕组形变故障

在变压器实际运行过程中，如果产生短路电流，就会给变压器内部相关部件造成冲击，从而产生绕组故障。在发生绕组故障时，其最严重的便是近期短路故障，一旦产生短路冲击电流，就会使得变压器绕组承受电动力的值瞬间升高到数百倍，而绕组的温度也会急剧升高，从而降低了线圈的机械能，并产生严重的绕组故障。此外，部分变压器的绕组线圈在受到短路电流时还会产生变形，而传统的频率响应法和短路电抗法均无法准确的判断绕组产生的故障。如果采用离线吊芯检查法，不仅需要投入大量的人力、物力和财力资源，还会给变压器自身的绕组造成损害。

（二）铁芯故障

对变压器的铁心而言，其是由非铁性铁磁材料硅钢片组成，然而，变压器在运行过程中会产生交变磁场，硅钢片在交变磁场中，自身的长度会产生变化，从而便会产生磁致伸缩现象，一定程度上会给芯片励磁频率造成不利影响。一般而言，变压器铁芯振动频率主要以100 赫兹为基础，当归钢片的磁致伸缩率过大时，铁心的形变量便会逐渐增加，使得铁芯会频繁震动，实际上，除了基频振动以外，铁心振动还包含基频整数倍的高频附加振动信号。此外，如果变压器铁芯内部的绝层破损或油箱的底部存在大量油渍，会降低变压器内部的绝缘性能，部分绝缘漆会脱落，使得铁芯暴露在空气中，从而引发变压器运行故障。

四、变压器故障及其检修方法

对于变压器而言，其主要是由线圈和磁芯构成，其自身运行的稳定性和安全性与材料性能、结构设计、外界环境干扰等存在直接联系。如果变压器在运行过程中产生安全故障，会给整个电力系统造成不利影响，容易产生失稳和瘫痪的现象，情况严重时还会使得部分电气设备烧毁。因此，在对变压器相关设备进行检修时，主要采用电气试验的方法对变压器设备的油温、油压等进行试验，将试验的结果与变压器标准值进行比较，如果该值与标准值存在差距，则说明设备存在运行故障，就需要采取有效措施对缺陷部位进行检修，从而就能为变压器的正常运行提供保障。因此，电气试验是变压器分析过程中重要的手段，主要对设备的电气特性、绝缘特性等进行状态分析，并为检修工作提供信息参考依据。

五、电气试验在变压器故障分析中的应用

（一）绝缘油试验的应用

一般而言，变压器在运行过程中都会加入绝缘油，因此，需要开展绝缘油试验，确保使用的绝缘油能够满足变压器的实际运行要求。对于变压器而言，其在运行过程中对油的绝缘性质要求较高，而且，液态油液需要存在一定的流动性，在变压器内部能够进行流动，这才能将设备中的空气全部排出。一般，高质量的绝缘油其密度都会大于空气的密度，这才能对空气起一定的阻碍作用，确保变压器内部不会因空气进入而产生氧化反应，为相关的设备零部件提供了良好的保护作用。在绝缘油试验过程中，需要对油液击穿电压、含水量、酸值、界面张力、体积电阻率等指标进行精准的测量，然后将所有的试验数据进行汇总，在分析结果的基础上确定绝缘油的质量是否达到标准要求。对于空气相比变压器而言，其自身绝缘油液存在较强的绝缘强度，能够提高变压器内部相关部件的绝缘性，确保绕组与铁心部件之间产生良好的绝缘效果。在试验过程中，要对其进行精准的分析，如果在试验过程中发现设备油液不合格，要及时进行更换，保证变压器设备能够安全稳定的运行[2]。

（二）直流电阻试验的应用

在进行直流电阻实验时，需要将直流电通在变压器的上部件位置，然后就能将该部件视为直流电阻，这样就能对变压器内部 电路的电阻值进行测量，结合测量到的电阻值，就能判断设备内部的导线是否存在问题，从而保证导线接触安全。如果变压器内部部件发生故障，则利用直流电阻试验的方式就能准确定位故障发生的位置，然后就能及时安排专业人员对故障排除。在实际试验操作过程中，需要按照严格的专业流程标准来进行，使用正确的测试仪器，将变压器绕组的出线端和测试线进行准确连接，这才能得到准确的实验数据，从而就能推断变压器设备内部产生短路或断路故障的位置。此外，在对变压器高压侧和低压侧的绕组进行直流电阻测量操作时，要对分接位置进行记录，然后再读取测量的数据。同时，测量过程中也要对环境温度做好精准的记录，这才能提高试验数据的准确性和可靠性。试验完成以后，对变压器设备进行放电处理，然后按照规定的流程将测量线全部拆除，并关闭仪器电源，最终对数据进行分析，就能判断变压器设备是否存在运行问题。

（三）绝缘电阻和泄漏电流试验

对直流电压，当其作用在介质上时，其会在介质表面产生传导电流、吸收电流和几何电流。对几何电流，其是极短暂的充电电流，瞬间加压值非常大，在极短时间内会下降到零。对传导电流，其是泄漏电流，也是电导电流，传导电流的值处于恒定状态，数值的变化与加压时间不存在直接联系。如果介质绝缘内部出现受潮、表面脏污、局部缺陷等现象，其数值就会产生一定的变化规律，传导电流主要能够对绝缘电阻值进行测量。此外，对于吸收电流而言，其大小与测量的绝缘电阻吸收比存在直接联系。

（四）短路试验的应用

在保证变压器处于额定电流条件下，用短路试验方法能够对变压器运行过程中发生短路现象所造成的损耗以及阻抗电压进行准确的测量。对变压器除电压一测的绕组，需要利用人为的方式让绕组短路，然后才能开展短路试验，操作完成以后，就能检测变压器内部结构是否存在缺陷。对变压器实际运行过程而言，其会产生一定的短路故障，主要产生的原因是油箱设计不合理、电路热量过高等方面，如果存在以上情况，就会产生变压器短路现象，从而给设备的稳定运行造成不利影响。因此，利用短路试验能够及时发现变压器内部的油箱壁是否产生漏磁现象，或者变压器局部变热产生的原因，以此来检验变压器运行过程中产生短路现象的原因，从而就能为设备后期的检修过程提供数据信息参考依据。在短路试验期间，要对阻抗电压、短路损耗等进行精准的测量，测量过程中要保证测量线路、电源与空载试验条件相同，在得出实验结果的基础上，对结果进行偏差控制，如果测量结果大于二220kV，则要确保初值差小于3%，相位间偏差小于2%；如果测量值小于110kV，则相位间偏差要小于3%，初值差不得大于5%，这才能提高试验数据的准确性，为设备后期合理的检修提供便利[3]。

六、结束语

综上所述，对变压器故障而言，如果没有及时处理，就会给相关设备的正常运行造成不利影响，同时，也会给后期工作人员顺利开展设备检修工作造成不便，提高了设备运行过程中产生安全事故的可能性。因此，工作人员在充分了解设备运行故障现象的基础上，利用电气实验能够对设备运行过程中产生的故障问题进行综合分析，结合分析的结果制定科学合理的检修办法，在此过程中就能设定变压器最稳定的运行数据，即使产生运行故障，也能为后期设备的检修工作提供便利和数据参考依据，从而保证变压器的正常安全运行。